Một nhà Thiên văn thực nghiệm nổi tiếng, người đã gây dựng nền tảng của Thiên văn học với 3 định luật được rút ra từ những quan sát thực tế. Sau đó 3 định luật của Kepler được chứng minh qua lí thuyết của cơ học Newton.

 Johannes Kepler (1571 - 1630), nhà toán học và thiên văn học người Đức. Ông dã xây dựng một mô hình địa tâm để xác định quỹ đạo của các hành tinh trong hệ Copernicus (mô hình địa tâm ở đây có nghĩa lấy Trái đất làm gốc toạ độ, xét chuyển động của các hành tinh trong hệ toạ độ đó). Ông gửi công trình của ông tới một số nhà khoa học, trong đó có Tycho Brahe. Khâm phục vốn hiểu biết thiên văn của Kepler, Tycho đã mời Kepler đến làm việc với ông ở Praha. 

 Nói đến sự quyến rũ của Thiên văn học thì phải nói đến Tycho Brahe, một người bị cuốn hút bởi hiện tượng nhật thực được dự báo trước. Và từ một nhà nghiên cứu luật học ông đã chuyển sang nghiên cứu thiên văn. Nhà vua Đan Mạch đã xây cho ông một đài quan sát thiên văn. Ông là một nhà quan sát cần cù, đặc biệt ông quan tâm đến độ chính xác trong các quan sát của mình. Năm 1572, ông phát hiện ra một ngôi sao mới và tên ông được đặt cho ngôi sao này Tycho Nova. Số liệu quan sát chuyển động của các thiên thể trong suốt 20 năm đã đặt cơ sở cho Kepler đưa ra 3 định luật nổi tiếng, nền tảng cho việc xác định quỹ đạo của các hành tinh. 

Tycho Brahe (1546-1601)

 Ban đầu, như các nhà thiên văn khác, Kepler xem quỹ đạo của các hành tinh là quỹ đạo tròn với vận tốc không đổi. Ông đã lặp đi lặp lại việc tính toán một cách không thành công nhằm quỹ đạo của Hoả tinh với kết quả quan sát. Cuối cùng ông đã tìm ra quỹ đạo của Hoả tinh là một hình êlíp.

 Năm 1609, ông công bố 2 định luật về chuyển động của các hành tinh:

* Định luật một: các hành tinh chuyển động trên một quỹ đạo êlíp với Mặt trời nằm tại một tiêu điểm. 

* Định luật hai: đoạn thẳng nối hành tinh với Mặt trời quét những diện tích bề mặt bằng nhau trong những khoảng thời gian như nhau. 

Từ định luật 2 ta thấy rằng vận tốc chuyển động của hành tinh không phải là một hằng số. Vận tốc sẽ lớn hơn khi hành tinh ở gần Mặt trời và ngược lại.

Năm 1619, Kepler công bố định luật thứ 3 của ông:

* Định luật ba: bình phương chu kì chuyển động của các hành tinh tỉ lệ với lập phương bán trục lớn quỹ đạo của chúng:
T³ = K.a³
với T là chu kì chuyển động của hành tinh tính theo năm.
a là bán trục lớn tính theo đơn vị thiên văn.
Đơn vị thiên văn là khoảng cách trung bình từ Trái đất đên Mặt trời 1 A.I = 1,49597870.10¹¹m

 Ba Định luật của Kepler hoàn toàn được xây dựng trên những quan sát thực nghiệm nhưng đã mô tả được đầy đủ đặc điểm chuyển động của các hành tinh xung quanh Mặt trời. Như từ quan sát ta biết được T thì ta sẽ rút ra được bán trục lớn của quỹ đạo hành tinh. Chính cũng từ các Định luật của Kepler đã giúp các nhà thiên văn học sau này phát hiện ra sự tồn tại của các hành tinh bên rìa hệ Mặt trời (Hải vương tinh, Diêm vương tinh) do ảnh hưởng của chúng đến quỹ đạo đến của Thiên vương tinh (trong trường hợp phát hiên ra Hải vương tinh) và quỹ đạo của Hải vương tinh (trong trường hợp phát hiện ra Diêm vương tinh).

 Một số phép tính toán rắc rối dùng để tính khoảng cách từ các hành tinh đến Mặt trời thì xin không trình bày ở đây.

Tài liệu tham khảo:
1. Thiên văn Vật lí
2. Vũ trụ phòng thí nghiệm thiên nhiên vĩ đại
3. Vũ trụ giãn nở
4. Và nhiều tài liệu khác.
copyright